可重构加速平台下基于面积性能比的多任务调度优化策略研究

发布时间：2020-11-10 04:07

　　 传统的计算机体系结构中,运算单元一般可以分为两类：一类是通用处理单元,该类运算单元依循特定指令集,通过软件编程方式进行运算,其特点是通用性强但性能不高；第二类是采用ASIC方式,通过硬件单元的定制,实现特定运算功能,其特点是性能强但通用性差。为了能够在保证通用性的情况下提高性能,可重构计算(Reconfigurable Computing)的概念被提出。利用可重构逻辑器件动态重构的特性,能够针对不同应用动态重构出相应高性能处理单元。随着硬件容量的提升,可重构器件上已经具备多任务并行执行的能力。 以往的研究中,对于动态重构平台的多任务调度研究主要集中于可重构逻辑器件的面积分配上,忽略了单位面积的效率问题。研究表明,针对不同的任务,增加相同单位面积的可重构逻辑资源所带来的性能提升不同。利用该结论,本文提出了一种基于面积性能比的调度优化策略。 本文首先建立了可重构加速计算平台的软硬件抽象模型,根据该抽象模型特点,将调度优化问题规约为一个标准的线性规划问题,提出了基于线性规划算法的优化策略。同时,本文提出了一种简化的优化策略,简化了调度搜索过程,降低了算法复杂度,使之成为一种实际可行的调度优化策略。 通过软件模拟实验,本文证明了可重构计算平台下基于面积性能比的多任务调度优化策略可行性,实验结果表明该优化策略能够在多种调度策略基础上,进行不同程度的优化,平均性能提升最高为10.33%。同时,实验结果表明,可重构逻辑器件重构开销,是决定本文提出的优化策略性能的关键因素。 综上所述,本文提出了一种可重构计算平台下基于面积性能比的多任务调度优化策略,利用可重构系统能够动态调整平台运行状态的特点,通过在线资源重分配,整体提高了可重构计算平台的运行性能。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP303
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 可重构计算概念
    1.2 可重构加速平台特点
    1.3 研究动机
    1.4 本文工作
    1.5 论文结构
    1.6 本章小结
2 可重构加速平台相关研究综述
    2.1 可重构计算概念提出
    2.2 可重构计算研究现状
        2.2.1 部分重构技术与动态重构技术
        2.2.2 片内互联技术
        2.2.3 可重构平台研究现状
    2.3 可重构平台多任务调度研究现状
    2.4 本章小结
3 可重构加速平台性能分析
    3.1 重构代价
    3.2 通信代价
    3.3 单任务性能模型
        3.3.1 循环展开
        3.3.2 串行流水
    3.4 多任务性能模型
        3.4.1 调度优化
    3.5 本章小结
4 可重构加速平台任务调度研究
    4.1 可重构加速平台调度特点
        4.1.1 多任务可重构加速平台硬件模型
        4.1.2 多任务可重构加速平台任务模型
    4.2 基本调度方法
        4.2.1 先入先出（First In First Out,FIFO）
        4.2.2 最先匹配（First Fit,FF）&最优匹配（Best Fit,BF）
        4.2.3 最快任务优先（Fast first,FaF）
        4.2.4 最小面积优先（Small area first,SAF）
    4.3 基于性能面积优化策略
        4.3.1 理论依据
        4.3.2 调度优化核心思想
    4.4 本章小结
5 基于面积性能比的多任务调度优化
    5.1 目标平台
        5.1.1 平台模型
        5.1.2 任务模型
    5.2 基于面积性能比的调度优化算法
        5.2.1 线性规划优化算法
        5.2.2 简化算法
    5.3 调度优化中的编译支持
    5.4 本章小结
6 实验与结果分析
    6.1 实验设计
        6.1.1 模拟器设计
        6.1.2 实验设计
    6.2 实验结果
    6.3 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
致谢

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 郭向金;基于可重构系统的任务放置与任务复制方法研究[D];湖南大学;2011年

本文编号：2877453